[发明专利]简易陶瓷小窑炉

说明书

本发明涉及一种烧成温度1100℃陶土小作品的烧成用小窑炉。

目前，市场上尚无可供陶土小制作爱好者自行烧成陶土小作品的简易小窑炉。

参考中国轻工业出版社出版的高等学校轻工专业试用教材——《陶瓷工艺学》，一般瓷器的烧成过程可分为四个阶段，即蒸发期、氧化分解和晶型转化期、玻化成瓷期和冷却期，各个阶段的温度范围和升温、冷却速度要求如下：

1.蒸发期——室温至300℃，这一阶段主要是排除在干燥过程中没有排除的残余水分，这时坯体的气孔率较大，入窑水分低时，体小壁薄的瓷坯在这一时期可快速升温而不到使产品开裂，本阶段同时要求水汽被及时排除面不使其冷凝时凝聚在制品表面而产生气泡。

2.氧化分解和晶型转化期——300℃至950℃，这一阶段坯体内发生复杂的物理和化学变化，粘土中结构水得到排除，碳酸盐分解，有机物、碳素和硫化物被氧化，石英晶型转化，对于体小壁薄的瓷坯来说，晶型转换所引起的破坏应力很小，决定本阶段升温速度的主要因素是窑炉的结构特点，如果窑炉的结构特点能保证工作截面上的温度均匀分布，就可以在这一阶段快速升温，本阶段要求水汽及碳酸盐分解、硫化物氧化、碳素氧化、有机物氧化所产生的气体者能得到及时的排除。

3.玻化成瓷期——950℃至烧成温度，瓷坯在氧化分解期的氧化实际上不完全，由于水汽及其它气体产物的急剧排除，在坯体周围包围着一层气膜，它妨碍氧化继续向瓷内部渗透，从而使坯体气孔中沉积的碳素难于烧尽，并且1000℃-1200℃之间坯体内出现大量的液相，收缩率显最大值，因此这一阶段升温速度应严格控制，采取氧化保温或低速升温操作，以使碳素烧尽且防止坯体变形。

4.冷却期——烧成温度至室温，冷却初期如果速度缓慢，则会使包围晶体的玻璃相厚度急剧增厚，釉层也因冷却速度缓慢而析晶失透：玻璃相由塑性状态转变为固态时的临界温度在750℃至550℃之间，此结构上的显著变化产生较大破坏应力，因此，冷却初期应快速冷却，而在750℃——550℃之间应缓慢冷却，尽可能消除应力。

本发明的任务是提供一种适合陶瓷的烧成要求、简便实用、无毒无污染、成本低的烧成温度低于1100℃陶土小作品的烧成用小窑炉。

本发明选用耐温1100℃以上且1100℃时导热系数仍低于0.1WK^-1m^-1的轻质颗粒状保温材料为制炉体主材料，使用烧结温度高于1150℃的制瓷坯料作胶凝介质；炉体结构为中空圆柱状炉体，内空容积近1020cm³，1100℃烧成；炉体内壁列挂用一根拉折成列间隔均匀的电炉丝，电炉丝另用小段炉丝穿炉壁固定。

实施本发明选材料方案其特征在于：

1.保温材料选用堆积密度为低于160kg/m³的膨胀珍珠岩矿砂；

2.胶凝介质选用烧结温度高于1150℃的制瓷坯料作胶凝介质，配料特征是珍珠岩矿砂、含水约22％的压干制瓷坯料、水三者质量比例为2∶4∶3；

3.按以上配料要求制成内空容积直径为12cm，高9cm，炉壁、炉底、炉盖内圈厚度为2.5cm，炉盖外圈厚度为1.5cm，内空容积为1017.4cm³的圆柱体状炉体，干燥后入窑1100℃烧成；

4.该炉体配用1200W电炉丝，电炉丝拉折成6cm长，共18列，另用7cm长的小段炉丝取中对折后在每列电炉丝上、下端及中心点对应位置，交炉丝后穿炉壁出(该位置炉壁通有小孔)，在炉体外壁夹固定用细铁丝后绞两周下压。

本发明由于选用耐温1100℃以上且1100℃时导热系数仍低于0.1WK^-1m^-1的轻质颗粒状保温材料为制炉体主材料，其保温效果能使容积近1020cm³的炉内温度由电炉丝供热在适当的时间内升温至陶土小作品的烧成温度；轻质颗粒状保温材料的透气效果，烧结温度高于1150℃的制瓷坯料1100℃烧成结果，其气孔率大，因此，该炉体的透气能力能满足陶土小作品烧成过程中的气体及时排除要求：圆柱体状的炉体结构，电炉丝在炉体内壁均匀列挂供热，其供、散热效果满足陶土小作品坯体工作截面上的温度均匀分布要求。

实施本发明所制得炉体在正常电压(220V)下持续通电22分钟炉内温度达1020℃，24分钟达1050℃，27分钟达1080℃，28分钟近1100℃，在以下温度范围内其升温、降温平均速度(℃/分钟)如下：